Đề tài Thiết kế cơ cấu dẫn động bằng tải lắc

LỜI NÓI ĐẦU Đất nớc ta đang trên con đờng Công Nghiệp Hoà - Hiện Đại Hoá theo định hớng XHCN trong đó ngành công nghiệp đang đóng một vai trò rất quan trọng. Các hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến và từng bớc thay thế sức lao động của con ngời . Để tạo ra đợc và làm chủ những máy móc nh thế đòi hỏi mỗi con ngời chúng ta phải tìm tòi nghiên cứu rất nhiều . Là một sinh viên khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy em luôn thấy đợc tầm quan trọng của những kiến thức mà mình đợc tiếp thu từ thấy cô . Việc thiết kế đồ án hoặc hoàn thành bài tập dài là một công việc rất quan trọng trong quá trình học tập bởi nó giúp cho ngời sinh viên hiểu sâu , hiểu kỹ và đúc kết đợc nhữngkiến thức cơ bản của môn học . Môn học Nguyên lý máy là một môn học cơ sở vì vậy Thiết kế đồ án môn học Nguyên lý máy là công việc quan trọng và rất cần thiết . Đề tài thiết kế của em đợc thầy Trần Văn Lầm giao cho là THIẾT KẾ CƠ CẤU DẪN ĐỘNG BẰNG TẢI LẮC . Với những kiến thức đã học và sau một thời gian nghiên cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo , sự đóng góp trao đổi xây dựng của các bạn em đã hoàn thành đợc đồ án này Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế cha nhiều nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn Nguyên Lý Máy - Chi Tiết Máy để đồ án của em đợc hoàn thiện hơn cũng nh kiến thứcvề môn học này . Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ em đặc biệt là thầy Trần Văn Lầm . Thái nguyên , Ngày 15 tháng 12 năm 2002 Sinh viên : Lê Chiến Tuyến 1 . Phân tích cấu trúc cơ cấu chính : B 2 A 3 4 1 O2 C PC a O1 H b Hình 1-1 : Lợc đồ động của cơ cấu dẫn động Bằng tải lắc a . Nguyên lý làm việc : Động cơ làm tay quay O1A quay với vận tốc góc không đổi w1 . Tay quay O1A truyền chuyển động cho thanh AB làm thanh AB chuyển động song phẳng , khâu AB truyền động cho khâu O2B khâu này đợc gắn cố định tại gối O2 làm khâu này chuyển động quay tròn với vận tốc góc w3 quanh gốc O2. Khi khâu O2B quay truyền chuyển động cho thanh truyền BC và truyền chuyển động cho băng tải C chuyển động của thanh truyền là chuyển động song phẳng , còn băng tải có chuyển động là tịnh tiến thẳng . b . Tính bậc tự do của cơ cấu : Để tính bậc tự do ta áp dụng công thức : W = 3n - (2t + c ) + R - S Trong đó n là số khâu động ta có n = 5 t là số khớp thấp ta có t = 7 (khớp loại 5) c là số khớp loại cao ta có c = 0 R là số dàng buộc thừa ta có R = 0 S là số bậc tự do thừa ta có S = 0 Thay vào ta đợc W = 3.5 - (2.7 + 0 ) + 0 - 0 = 1 Þ W = 1 Vởy bậc tự do của cơ cấu là W = 1. c . Phân loại cơ cấu : Để phân loại cơ cấu ta tách khâu 1 ( khâu O1A ) làm khâu dẫn . Các khâu còn lại có thể tách thành 2 nhóm Axua là : nhóm 4-5 gồm con trợt C và thanh truyền BC ; nhóm 2-3 gồm khâu O2B và khâu AB A B B A 2 1 3 4 O1 O2 C để biết 2 nhóm vùa tách trên có phải là 2 nhóm Axua hay không ta đi kiểm tra bằng công thức : W = 3n - 2t = 0 Nhóm 4-5 có W = 3.2 - 2.3 = 0 Nhóm 2-3 có W = 3.2 - 2.3 = 0 Vậy cả 2 nhóm trên đều là nhóm Axua loại 2 vậy cơ cấu là cơ cấu loại 2 . 2 . Tổng hợp cơ cấu chính và vẽ hoạ đồ vị trí : Để xác định kích thước của cơ cấu ta dựa vào đề bài : l2 = AB là kích thước khâu 2 l3 = O2B là kích thước khâu 3 Ta xác định kích thước l2 , l3 dựa vào điêù kiện quay toàn vòng của cơ cấu bốn khâu bản lề O1ABO2 : Theo đầu bài ta có O1O2 = = = 75 (mm) Điêù kiện quay toàn vòng của khâu 1 là : l0 + l1 l2 + l3 l0 – l1 l2 – l3 Điêù kiện quay toàn vòng khâu 3 là : l0 + l3 l1+ l2 l0 – l3l1 – l2 với l1 = 85 mm ; l2 = 75 mm thay vào giải ra ta được l2 = 95 mm ; l3 = 90 mm Vậy độ dài thực các khâu là : l0 = 75 mm l1 = 85 mm l2 = 95 mm l3 = 90 mm l4 = lBC = l3 . = 90. 8,5 = 765 mm Chọn đoạn biểu diễn tay quay O1A = 60 mm Vậy ta có độ dài biểu diễn các khâu như sau : AB = O2B = BC = a = b = BẢNG TỔNG HỢP KÍCH THƯỚC ĐỘNG HỌC Giá trị thực Giá trị biểu diễn O1O2 0,075 (m) 52,97 (mm) O1A 0,085 (m) 60 (mm) AB 0,095 (m) 67,09 (mm) O2B 0,09 (m) 63,56 (mm) BC 0,765 (m) 540,25 (mm) a 0,045(m) 31,78 (mm) b 0,06 (m) 42,37 (mm) Từ đó ta dựng được hoạ đồ vị trí của cơ cấu 3 . Hoạ đồ vận tốc : Ta lần vẽ hoạ đồ vận tốc cho 9 vị trí trong đó có 2 vị trí chết Theo đầu bài ta có : (rad/s) Chọn tỷ lệ xích = : lấy : phương^ ,thuận chiều trị số : = Vì A1 và A2 nối với nhau bằng khớp quay Xét khâu AB (khâu2) : Ta có phương trình vận tốc : (1) Trong đó : : đã biết ^ chưa biết trị số Vì khâu 2 và khâu 3 nối với nhau bằng khớp quay nên Mà (2) trong đó ^ Từ (1) và (2) vẽ hoạ đồ vận tốc ta tìm được vận tốc điểm B cả về trị số và phương chiều Xét khâu BC (khâu 4) (3) đã biết ở trên : có phương ngang ^ từ đó phương trình (3) giải được bằng hoạ đồ vận tốc Cách vẽ : Chọn tỷ lệ xích Khi đó đoạn biểu diễm giá trị vận tốc VA bằng đoạn biểu diễn O1A Cách vẽ : Lấy điểm p làm gốc từ p kẻ đoạn thẳng = 60 (mm) có phương ^ thuận chiều , từ đầu mút kẻ đường thẳng t1 có phương ^ AB . Từ p kẻ đường thẳng t2 có phương ^ O2B giao của t1 x t2 = b khi đó pblà giá trị biểu diễm điểm B , đồng thời chiều của pb cũng là chiều của vận tốc góc . Với điểm C từ p kẻ đường thẳng d có phương ngang biểu diễn vận tốc VC . từ mút bkẻ đường thẳng k giao của d và k là C cần tìm . Giá trị vận tốc các điểm trên các khâu tính bằng công thức : ; ; ; ; Giá trị vận tốc góc tính theo công thức : ; ; VT 1 10 2 3 4 5 6 7 8 9 pa (mm) 60 Pb (mm) 268,5 83 16,61 9,118 15,76 6 28,33 7 48,67 2 59,85 8 71,16 5 38,72 5 pc (mm) 0 9,824 4,453 6,018 4,899 12,14 2 45,83 8 71,44 0 ba (mm) 232,8 18 73,89 63,01 7 66,04 3 40,99 3 21,45 8 13,87 1 19,48 7 30,79 3 bc (mm) 268,5 83 12,67 7,678 14,27 3 27,79 8 46,73 3 34,32 13,62 1 38,72 5 Từ đó ta có trị số các đoạn biểu diễn vận tốc của các điểm trên các khâu với tỷ lệ xích Bảng 2:Trị số vận tốc thực và vận tốc góc các điểm . VT 1 10 2 3 4 5 6 7 8 9 VA (m/s) 0,756 VB (m/s) 3,384 0,209 0,115 0,199 0,357 0,613 0,754 0,897 0,488 VC (m/s) 0 0,124 0,056 0,076 0,062 0,153 0,577 0,9 0 VAB (m/s) 2,933 0,931 0,794 0,832 0,516 0,27 0,175 0,245 0,388 VCB (m/s) 3,384 0,16 0,097 0,18 0,35 0,589 0,432 0,172 0,488 w 30,78 9,8 8,36 8,76 5,43 2,84 1,84 2,58 4,08 w 37,6 2,32 1,28 2,21 3,97 6,81 8,34 9,97 5,42 w 4,42 0,21 0,13 0,24 0,46 0,77 0,56 0,224 0,64 4 . Hoạ đồ gia tốc Tại các vị trí khác nhau phương trình véc tơ gia tốc hoàn toàn giống nhau ở đây ta vẽ cho hai vị trí 4 và 8 Xét khâu 2 ta có phương trình gia tốc : (1) (2) phương // O1A Trong đó : chiều AO1 Trị số :a phương // O2B chiều B® O2 trị số : a phương ^ O2B chiều , trị số : a (chưa biết ) phương // AB chiều B® A trị số : a Như vậy hệ phương trình (1)và (2) có thể giải được bằng phương pháp hoạ đồ gia tốc Xét khâu 4 : ta có phương trính gia tốc : (3) : đã biết theo phương trình trên Trong đó : phương // CB Chiều C ® B Trị số : a= Phương ^ CB Chiều , trị số : a (chưa biết ) : có phương ngang vì khâu (4) và khâu (5) nối với nhau bằng khớp quay , khâu (5) nối giá bằng khớp trượt Như vậy phương trình (3) có thể giải được bằng phương pháp hoạ đồ gia tốc Tại vị trí 8 làm hoàn toàn tương tự : Cách dựng hoạ đồ : Chọn tỷ lệ xích : Khi đó : Hay đoạn biểu diễm gia tốc a2 lần chiều dài tay quay: Chọn p làm gốc dựng véc tơ pa = 2O1A có phương // O1A chiều từ A® O1 từ mút a dựng đường thẳng t ^ O1A biểu diễn gia tốc a, từ gốc p dựng đường thẳng d ^ t biểu diễn gia tốc a hai đường thẳng t và d cắt nhau tại b nối pb ta được véc tơ biểu diễn gia tốc a. Với điểm C từ gốc p dựng đường thẳng m theo phương ngang biểu diễn gia tốc a , từ mút b dựng đường thẳng k ^ BC giao của hai đường thẳng m và k là điểm c nối pc ta được véc tơ biểu diễn gia tốc a Từ hoạ đồ ta có thể tính được giá trị gia tốc và gia tốc góc của các điểm và các khâu t heo công thức : a ; a ; a ; a ; ;